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APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法 版權信息
- ISBN：9787118109252
- 條形碼：9787118109252 ; 978-7-118-10925-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法 內容簡介
星敏感器是一種以恒星作為測量參考基準的空間姿態敏感器，是迄今為止航天器上姿態測量精度高的敏感器，具有無漂移、工作壽命長等優點，是航天器賴以生存和性能提升的基礎性、關鍵性器件，在對地遙感、深空探測、空間攻防等航天應用中具有重要的戰略意義。 星敏感器的發展大致經歷了掃描式星敏感器、凝視電荷耦合器件（CCD）星敏感器和有源像素傳感器（APS）星敏感器三代。掃描式星敏感器原理簡單，識別星數目少，但因其具有轉動部件，使系統壽命、可靠性受到影響，體積龐大且精度不高，除在后續的大氣層內白天星敏感器上保留相應功能外，在衛星等應用中基本已淘汰；凝視CCD星敏感器是目前星敏感器領域的主流產品，在多顆衛星上廣泛使用，但因其功耗、體積、質量都較大，且容易受到空間環境等干擾，在微納衛星上使用較為困難；以APS互補金屬氧化物半導體（CMOS）感光探測器為基礎的新一代微型星敏感器是當前星敏感器領域的研究重點方向。 《APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法》在國家安全重大基礎研究計劃（973）、國家高技術研究發展計劃（863：2012AA121503）、國家自然科學基金（51522505，61377012）等的支持下，開展了APSCMOS星敏感器的新工藝，新機理和新方法研究，并針對微型航天器姿態敏感系統輕小型、高精度的特點，進行了基于APSCMOS技術的微小型星敏感器樣機、系統、算法的研制，并按照我國航天規范進行了地面環境實驗和在軌應用。課題組研制的微型APSCMOS星敏感器指向精度7“，質量1.lkg，功耗1.3W，捕獲時間0.5s，并可以在月光或云層反射光等進入視場時保持正常工作，在精度與國際高性能星敏感器相當的情況下，將捕獲時間和低功耗方面提升了近1個量級，顯著提高了我國微小衛星的姿態測量水平。在此基礎上，課題組又開展了150g納型星敏感器、50g皮型星敏感器等技術研究，并在我國第1個微機電系統（MEMS）衛星任務中得到了應用，取得了令人振奮的實驗效果。 《APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法》從星敏感器的原理和基本方法人手，以某型號衛星的APSCMOS星敏感器及在軌應用的實驗數據為基礎，共包括10章，其中第1章主要介紹星敏感器研究意義及發展現狀，并對其工作原理和關鍵技術進行了簡要介紹；第二章主要介紹星敏感器的主要技術指標與各參數之間的關系，給出了星敏感器的一般設計原則和基本方法；第3章主要介紹了APSCMOS星敏感器成像系統設計原則，以及信噪比和星點濾波等方法，給出星敏感器的星點提取方法和準則；第4章介紹了APSCMOS星敏感器的光學成像系統的設計、指標間的關系等，重點介紹了星敏感器的光學系統裝調方法，并對溫度等變化造成星敏感器精度分析等技術指標進行了分析；第5章介紹了星敏感器的標定方法，重點介紹了一種基于光學自準直原理進行參數解耦的標定方法，簡單實用，且相比于傳統方法精度更高；第6章重點闡述了基于流水線工作模式的星敏感器星圖識別方法；第7章主要闡述了星敏感器的星圖識別方法，在系統總結與提煉不同星圖識別算法之間的本質運算邏輯的同時，提出了一種基于導航星域的快速星圖識別方法；第8章主要介紹了一體化星敏感器的測試系統與方法，包括實驗室測試與真實星空測試；第9章主要介紹了星敏感器的在軌實驗，并著重分析了星敏感器的在軌動態性能提升方法，同時對上述內容和主要技術指標進行了驗證；第十章主要擴展介紹納型星敏感器的發展，研制、測試及在軌應用情況。 《APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法》不僅系統介紹了APSCMOS星敏感器的研制方法與系統實驗，而且還簡要概括了目前課題組所進行的納型星敏感器和皮型星敏感器等系統的研究情況，使得整個研究體系和發展歷程更加清晰明確。 《APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法》的相關內容源于清華大學精密儀器系智能微系統實驗室的長期研究實踐，希望能夠為國內大專院校及科研院所等相關研究提供參考。
APS CMOS星敏感器系統原理及實現方法 目錄
**章 緒論
1．1 APSCMOS星敏感器的研究意義
1．2 航天器姿態敏感器綜述
1．2．1 太陽敏感器
1．2．2 紅外地平敏感器
1．2．3 磁強計
1．2．4 星敏感器
1．2．5 慣性敏感器
1．2．6 姿態敏感器比較
1．3 星敏感器工作原理
1．3．1 導航星
1．3．2 星敏感器測量原理
1．3．3 星敏感器的組成
1．4 國內外星敏感器研究發展現狀
1．4．1 國外星敏感器發展現狀
1．4．2 國內星敏感器發展現狀
1．5 微小型APSCMOS星敏感器的關鍵技術
1．5．1 APSCMOS技術
1．5．2 卷簾曝光成像方法
1．5．3 光學設計方法
1．5．4 星圖濾波算法
1．5．5 實時的星圖處理方法
1．5．6 導航星域和露矢量聯合的星圖識別方法
1．5．7 標定、測試與在軌驗證
1．6 本章小結
第2章 微小型APSCMOS星敏感器系統原理
2．1 引言
2．2 APSCMOS星敏感器關鍵技術指標分析與確定
2．2．1 APSCMOS感光探測器的選擇
2．2．2 視場和焦距的確定
2．2．3 敏感星等的確定
2．2．4 初始捕獲時間和更新率
2．3 微小型APSCMOS星敏感器總體設計
2．3．1 星敏感器的總體構型
2．3．2 質量總體分析
2：3．3 功耗總體分析
2．3．4 總體技術指標和實現框圖
2．4 本章小結
第3章 APSCMOS星敏感器成像系統原理與方法
3．1 引言
3．2 目標星在探測器上的成像特征
3．2．1 光斑的形狀和大小
3．2．2 恒星的特性分析
3．2．3 恒星的輻射能量分析
3．2．4 星敏感器感光性能分析與預測
3．2．5 分布到像素上的能量
3．3 APSCMOS星敏感器感光探測器噪聲分析
3．3．1 APSCMOS感光探測器響應特性
3．3．2 APSCMOS各種噪聲分析
3．4 星點有效信號的濾波和提取
3．4．1 直接能量和濾波
3．4．2 能量相關濾波
3．4．3 星點判別和DN確定原則
3．5 APSCMOS星敏感器圖像的實驗驗證
……
第4章 APSCMOS星敏感器光學系統設計與裝調
第5章 星敏感器的精度分析與標定技術
第6章 APSCMOS星敏感器的成像控制與星點提取方法
第7章 APSCMOS星敏感器的快速星圖識別方法
第8章 星敏感器的地面測試與實驗系統
第9章 星敏感器在軌測試
第10章 納型星敏感器及其在軌測試
展望
參考文獻
1．1 APSCMOS星敏感器的研究意義
1．2 航天器姿態敏感器綜述
1．2．1 太陽敏感器
1．2．2 紅外地平敏感器
1．2．3 磁強計
1．2．4 星敏感器
1．2．5 慣性敏感器
1．2．6 姿態敏感器比較
1．3 星敏感器工作原理
1．3．1 導航星
1．3．2 星敏感器測量原理
1．3．3 星敏感器的組成
1．4 國內外星敏感器研究發展現狀
1．4．1 國外星敏感器發展現狀
1．4．2 國內星敏感器發展現狀
1．5 微小型APSCMOS星敏感器的關鍵技術
1．5．1 APSCMOS技術
1．5．2 卷簾曝光成像方法
1．5．3 光學設計方法
1．5．4 星圖濾波算法
1．5．5 實時的星圖處理方法
1．5．6 導航星域和露矢量聯合的星圖識別方法
1．5．7 標定、測試與在軌驗證
1．6 本章小結
第2章 微小型APSCMOS星敏感器系統原理
2．1 引言
2．2 APSCMOS星敏感器關鍵技術指標分析與確定
2．2．1 APSCMOS感光探測器的選擇
2．2．2 視場和焦距的確定
2．2．3 敏感星等的確定
2．2．4 初始捕獲時間和更新率
2．3 微小型APSCMOS星敏感器總體設計
2．3．1 星敏感器的總體構型
2．3．2 質量總體分析
2：3．3 功耗總體分析
2．3．4 總體技術指標和實現框圖
2．4 本章小結
第3章 APSCMOS星敏感器成像系統原理與方法
3．1 引言
3．2 目標星在探測器上的成像特征
3．2．1 光斑的形狀和大小
3．2．2 恒星的特性分析
3．2．3 恒星的輻射能量分析
3．2．4 星敏感器感光性能分析與預測
3．2．5 分布到像素上的能量
3．3 APSCMOS星敏感器感光探測器噪聲分析
3．3．1 APSCMOS感光探測器響應特性
3．3．2 APSCMOS各種噪聲分析
3．4 星點有效信號的濾波和提取
3．4．1 直接能量和濾波
3．4．2 能量相關濾波
3．4．3 星點判別和DN確定原則
3．5 APSCMOS星敏感器圖像的實驗驗證
……
第4章 APSCMOS星敏感器光學系統設計與裝調
第5章 星敏感器的精度分析與標定技術
第6章 APSCMOS星敏感器的成像控制與星點提取方法
第7章 APSCMOS星敏感器的快速星圖識別方法
第8章 星敏感器的地面測試與實驗系統
第9章 星敏感器在軌測試
第10章 納型星敏感器及其在軌測試
展望
參考文獻
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